石油钻井钻杆允许扭转圈数计算
石油工程钻井钻柱力学-第二章 钻柱设计与负荷计算1节-遇阻卡受力与卡点深度计算
L 1 s
（3）、由静水压力作用引起的伸长良 L2 ：
L1
L2
0
2 2 L L g 101 dx 积分后得：L2 0.981 L 1 Es Ap Es
5
2 2 2 0.981 W s L1 0.981 Ws L1 L 0.981 2 L L1 L 2E s 2E s s 2E s
7
钻杆在井壁上的投影宽度w和钻柱发生卡钻的压差Ph（已 知上提拉力时），由于：
Sin = w/dp； Sin = w/Dhm； F T = F H = A p P h； Ap = Lp w—————————（2-15）
所以： Cos
2 ( Dh 2 ) 2 d p (D d p ) 2
（2）、砸用Q = 10 - 20 （吨）的拉力上提，记下标记 2、3、。。。； F2 F3 （3）、由两次测量拉力差可确定 1 F1 上提力 F 。
T
2）、卡点深度计算方法
（1）、由虎克定律
FT Lp L Ap Es
1
1 2 L
2
3
L1
L
或 Lp
5
Lp
A p E s L FT
2( D d p ) d p
（2-16c）
2 ( D h 2 ) 2 d p ( Dh d p ) 2 （2-16d） 或 ArcCos 2( D h d p ) d p
8
1
FT
b D
Lh
Lm
Rhm
o
a
FH
Ph Lj
深井、小井眼开窗侧钻水平井事故预防及处理
Ｔ Ｎ— ＰＦ １ ０×０ ５ ／ ． ４×Ｇ×Ｓ× Ｄ × ０ ． × ３１
式 中 ： —— 允许扭 转 圈数 ， ； 周 ＰＦ —— 卡点深 度 ， ｍ；
— —
钢材 屈服 强度 ，ｇ ｃ ； ｋ ／ｍ。 钢 材剪切 性 系数 ，×１ ｇ ｃ ； ８ ０ｋ ／ｍ
行 注酸 解 卡 前 的 准 备 ， 线 试 压 （ 力 ２ＭＰ ， 压 管 压 ５ ａ憋 １ｍｉ不 刺 、 漏 、 降压 ） １ ：０进行 注 酸 作业 ， ５ ｎ 不 不 ；９０ 注入 乳化 酸 ２ ７ ， ． ｍ。 之后 顶 人泥 浆 ８ ３ ， 钻 具施 加 正 转 ． ｍ。 对
定 时顶替并 活动钻 具 。２ １ ０ １年 ８月 ２ ８日１ ：０ ５ ３ 开始 进
ＳＪ — 原始横 截 面积 ， ｆ — ｍｍ。 。 根据 以 上 公 式 并 查 表 所 得 ， ０ Ｇ１５抗 拉 １３ ５， ３． ｔ ￥ ３ 抗 拉 １ １６， 场决定 提拉 吨位不 超过 １ ０。 １５ ７．ｔ现 ０ｔ 钻具 允许扭 转 圈数计算 如下 ：
提通 畅 ； 循环 ４ ｍｉ ， ０ ｎ后 继续 下钻 ， 下立 柱正 常 。 ２１ ０ １年 ８月 １ ８日 ５ １ 继 续 下 钻 至 ３３ｍ 遇 阻 ， ：５ ８０ 接方钻杆 开 泵 （ 压 １ ～ １ＭＰ ） 眼 至 ３４ ｍ， 眼 泵 ５ ６ ａ划 ８５ 划 井段为复合钻进井段 ； 划眼放空， 多次上提下放钻具正 常后 ， 立柱继 续下放 正常 。 接 ２１ ０ １年 ８月 １ 日 ８０ ， 立 柱 在 单 根 接 箍 位 置 ８ ：５ 下 （ 立柱快 下完 ） 遇阻 ８ １ｔ甩 立柱 上单 根 ， 方 钻杆 划 ～ ０； 接 眼至井 深 ３７． ６ 感觉扭 矩增 大 ， ８０ ２ｍ 停转 盘上 提 钻具 遇 卡， 过提 ２ ｔ 效 。 ０无
石油钻井常用数据和常用计算
第一章：基本数据1.1 常用钻具数据1.1.1 塔里木常用钻杆数据表6-1-1 塔里木常用钻杆数据1.1.2 推荐钻杆上扣扭矩表6-1-2 推荐钻杆上扣扭矩1.1.3 塔里木常用钻铤数据表6-1-3 塔里木常用钻铤数据1.1.4 推荐钻铤上扣扭矩1.1.5 塔里木油田常用钻具稳定器表6-1-5 塔里木油田常用钻具稳定器规格与扣型1.1.6 塔里木常用加重钻杆数据1.1.7 塔里木常用方钻杆数据1.1.8 常用接头丝扣数据表6-1-9 石油钻具接头螺纹尺寸表6-1-10 石油钻具接头螺纹正常磨损允许量单位：mm1.1.9 石油钻具接头螺纹名称与现场叫法对照表1.1.10 塔里木油田钻具分级方法表6-1-13 钻杆分级标记表6-1-14 钻杆接头允许最小长度单位：mm表6-1-15 钻杆接头分级数据表6-1-19 钻杆允许直线度（SY/T5369-94）表6-1-20 钻铤允许直线度（SY/T 5369-94）表6-1-21 方钻杆允许直线度（SY/T5369-94）表6-1-22 方钻杆与方补心间隙（SY/T5369-94）1.1.11 螺杆钻具技术参数螺杆钻具命名方式：例：C 5 LZ 172 * 7.0 Ⅱ－D K W F G其中“C”表示：马达形式（C-长马达、D-短马达、K-空气或泡沫马达省略-常规马达）“5”表示：转子头数“LZ”表示：螺杆钻具产品代号“172”表示：螺杆钻具规格（外径,mm）“7.0”表示：允许使用的转子水眼压降（MPa）“II”表示：产品改进次数“D”表示：弯钻具弯角形式:D-单弯（弯接头或弯壳体）P-大偏移距同向双弯（弯接头+单弯壳体）T-同向双弯S-异向双弯（DTU）J-铰接钻具K-可调弯壳体无-直钻具“K”表示：K-可调弯壳体钻具结构形式省略-固定弯壳体钻具结构形式“W”表示：稳定器（W-传动轴壳体带稳定器；省略-不带稳定器）“F”表示：转子中空分流（F-转子中空分流；省略-转子非中空）“G”表示：钻具耐温特性（G-耐温150℃；省略-耐温120℃）1.1.12 Q10Y-M液气大钳扭矩表6-1-26 Q10Y-M液气大钳扭矩表1.2 油管及套管数据1.2.1 API 油管基本数据 API 油管数据见表6-1-27。
石油钻井管柱摩阻扭矩计算
n Do arctan 60Va cos、 c sin a
5.3 摩阻扭矩计算的一般步骤
• 收集数据，包括：井眼轨迹测斜数据（设计轨道为分点计算数 据）、管柱组合数据（各段长度、外径、内径、接头外径、扶正 器外径、每米重量等）、泥浆密度、钻压、转速、套管下深、摩 阻系数、井眼直径等； • 将管柱组合划分为若干个微元或单元。对于软模型（或硬模型）， 可以将一个测段划成一个微元；若一个测段内管柱参数不一样， 则需要将不同的管柱分成不同的微元；对于有限元模型，需要划 分成若干个单元，单元长度不能相差太大。 • 采用摩阻扭矩递推计算公式求解，或采用有限元法求解。
T2 F W
2
5.2.4 管柱微元正压力计算
• 解上述方程组并化简，则有：
1 o R
en T1 N eb et
T2
N
Nn Nb
2
2
F
W
2 W n 2T2 W t sin W b 2
2
2
5.2.5 摩阻扭矩计算递推公式
• 按下式递推算出各段摩阻扭矩： F ：微元摩阻力，N ；
不同工况下 摩阻扭矩计算递推公式
（3）滑动钻进工况
• 管柱在井眼中仅有轴向运动，可以按下钻工况处理。
F N 最下面的单元管柱下端的轴向力T2=－WOB T1 T2 Wt F
（4）旋转钻进工况
• 管柱在井眼中有轴向运动和转动，可以按正划眼工况处理。
F a N T1 T2 Wt F M N D 2 c o
石油钻井管柱的摩阻扭矩计算
5.1 摩阻扭矩计算概述
随着水平井、大位移井等大斜度定向井的出现，摩阻扭 矩问题逐渐被人们认识和重视。 大斜度井的突出特点是水平位移较大，且大部分井段井 斜超过60°，这使得在钻进、起下钻和下套管等作业过 程中摩阻扭矩问题非常突出。
石油定向井施工动力钻具反扭角的计算
动力钻具反扭角的计算目前常用的井底动力钻具，包括涡轮钻具和螺秆钻具，在起动以后，作用于转子上有一个转矩Mr，此转矩超过主轴传给钻头去破碎岩石。
作用于定子上有一个与Mr大小相等，方向相反的反转矩，此反转矩将引起钻柱的扭转。
但由于钻柱上端被锁在转盘上，所以，钻柱不能自由转动，只能扭转一卜角度。
这个扭转角度，在钻柱的不同截面处是不同的。
紧靠动力钻具处的钻柱断面扭转角最大(此处正是弯接头所在的位置)，向上扭转角逐渐变小。
这种扭转角的方向与钻头转动方向相反。
我们把紧靠动力钻具处钻柱断面的扭转角，称为动力钻具反扭角，以φn表示。
若从井口俯视φn是反时针方向的；当然，若从井底仰视，φn乃是顺时针方向的，是与钻柱丝扣的上紧方向一致的。
上节我们讲了弯接头的装置角和装置方位角的计算，那是根据造斜和扭方位的需要而计算的。
可是，当动力钻具起动以后，弯接头处将产生一个反扭角φn，这就改变了原先预定好的弯接头方向，显然不能保证原来计算好的装置角。
这就告诉我们，在给弯接头定向时，应该考虑反扭角的影响。
由此引出弯接头定向方位角的概念。
定向方位角(以φs表示)等于装置方位角加上动力钻具反扭角，即定向方位角如图3—24所示。
一、影响反扭角的因素影响反扭角的因素很多，但大体上有如下几方面：(1)反扭矩的大小。
反钮矩Mr越大，则φn越大。
而Mr 又与动力钻具本身结构性能有关，与泥浆排量Q或泥浆压力有关，还与钻压大小以及岩性有关。
这些因素在钻进中都是经常变化的，所以Mr也是一个可能在相当大范围内变化的参数。
要想确定φs保证所需要的φw，就须保持排量和钻压基本上不变。
(2)钻柱尺寸的影响。
钻拄尺寸包括钻柱内外的直径和长度。
φn与钻柱长度成正比，而与钻柱的断面圾惯性矩成反比。
(3)钻柱与并壁的摩擦力的影响。
站住与井壁的摩擦力作用在钻柱表面上，使钻往断面上受到一个摩擦力矩的作用。
此摩擦力矩将阻止钻柱产生扭转，使反扭角φn减小。
摩接力矩越大，则φn越小。
塔里木油田钻具扭转圈数便查表
塔里木油田钻具扭转圈数便查表使用说明：（一级钻杆按上表70%执行，二级钻杆按上表60%执行）一、钻柱扭转计算公式： N K ＝K×N O (1)N k －—钻柱扭转圈数 K －—轴向力修正系数 N O －—纯扭转圈数2][1⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=σσk (2)σ——轴向应力（或悬重） ][σ——屈服应力(或钻杆抗拉屈服强度)N O ＝N 1﹢N 2 （3）N 1、N 2－—各段钻杆扭转圈数二、查表方法：1、先查表计算纯扭转圈数No（1）单一钻杆，直接查横行竖列同尺寸交叉处数值，再乘钻杆长度（千米）例如：全井 3 1/2"钻杆5000m，查表：小钻具列 3 1/2"，大钻具行 3 1/2"，交叉处为14.4（圈/千米），则井口钻具扭转圈数为：14.4*5000/1000=72（圈）。
（2）复合钻柱，分段查小钻具尺寸列与大钻具尺寸行交叉处数值，再乘钻杆长度（千米），然后计算各段之和。
例如：下部2 7/8"钻杆3000米，上部3 1/2"钻杆2500米，查表：小钻具列2 7/8"，大钻具行分别查2 7/8"和3 1/2"，交叉处分别为15.9和8.1，则井口钻具扭转圈数为：15.9*3000/1000+8.1*2500/1000=47.7+20.2=67.9（圈）。
若有三段不同规格钻具，如从下至上2 3/8"钻杆600米，2 7/8"钻杆3000米，3 1/2"钻杆2500米，查表：小钻具列2 3/8"，大钻具行分别查2 3/8"、2 7/8"和3 1/2"，交叉处分别为19.9、8.9和4.6，则井口钻具扭转圈数为：19.9*600/1000+8.9*3000/1000+4.6*2500/1000=11.9+26.7+11.5=50.1（圈）2、计算][σσ值，查表求k 的值： （1） 当5.0][≤σσ时，不考虑K 值影响； （2）当8.0][5.0<<σσ时，可计算出k 值或查表求其近值，再按（1）式计算N k。
钻杆常用数据表
钻杆常⽤数据表现场实⽤钻井数据⼀、常⽤单位换算表⼆、⼲⽔泥和清⽔混合量备注：1。
⼲⽔泥浆密度； 2。
每袋⽔泥重50Kg。
三、API套管规范(下表中除133/8"和20"为短扣外其它均为长圆扣)三、环容数据表（⼀）各尺⼨井眼容积与套管的环空容积(L/m)（⼆）各尺⼨井眼容积与钻具的环空容积(L/m)（三）特殊钻具使⽤参数（四）部分常⽤尺⼨和长度的钻杆钢材体积(排代量)四、钻井泥浆泵排量与压⼒表（⼀）3NB1300C钻井泵排量与压⼒关系表（⼆）、3NB1600钻井泵排量与压⼒关系表五、常⽤套铣管数据表六、弯接头的测量与检查1.如图所⽰，弯接头公扣端的中⼼线与弯接头本体的中⼼线偏离⼀定⾓度，此⾓度即为弯接头的度数k。
2.弯接头度数计算公式如下：式中：a－－长边长度，毫⽶b－－短边长度，毫⽶d－－本体直径，毫⽶k－－弯接头度数，度七、API钻具技术参数（⼀）、钻杆允许扭转系数表钻杆外径(英⼨)扭转系数(圈/⽶) APID级E级G105S1352 7/83 1/255 1/2（⼆）、螺纹互换表（三）加重钻杆（四）API钻铤规范⼋、现场常⽤计算公式（⼀）钻井液循环⼀周所需时间T=(V井—V柱)/60×QV井——井筒容积，升； V柱——钻柱体积，升；Q——钻井液排量，升/秒； T——循环⼀周的时间，分。
（⼆）配制1m3⽔泥浆需要的⼲⽔泥量T=ρc x(ρS—1)/(ρc—1) ρc——⼲灰密度，g/cm3；ρS——⽔泥浆密度，g/cm3。
（三）卡点计算：L=K(e/p) L——卡点深度，⽶E——钻杆连续提升时平均伸长，厘⽶P——钻杆连续提升时平均拉⼒，吨K——计算系数(四) 浮重计算公式浮重=悬重×（1-泥浆密度/铁的密度），铁密度=cm3,九、井控有关计算（⼀）、压井有关计算a. 1 关井⽴管压⼒P d=P t-P c (1)式中：P d-—关井⽴管压⼒(MPa)；P t—压井排量循环时的⽴管压⼒值(MPa)；P c—压井低泵速下循环泵压(MPa)。
石油钻杆螺纹尺寸表
石油钻杆螺纹尺寸表石油钻杆螺纹尺寸表是在石油钻探中常用的标准，用于连接钻杆和其他钻井工具。
它的设计和尺寸对于保证钻井作业的安全和高效非常重要。
本文将详细介绍石油钻杆螺纹尺寸表中的各项参数和规格。
1. 钻杆螺纹类型石油钻杆螺纹尺寸表中常见的螺纹类型有API螺纹和IF螺纹。
API 螺纹是美国石油学会（American Petroleum Institute）制定的标准，具有三种类型：API REG（Regular螺纹）、API IF（Internal Flush螺纹）和API NC（National Coarse螺纹）。
IF螺纹是钻杆螺纹中的一种特殊类型，它具有内部冲洗孔，可以通过钻杆内部进行冲洗。
2. 尺寸表示方法石油钻杆螺纹尺寸表中使用的尺寸表示方法主要有两种：英寸制和公制。
英寸制是美国常用的表示方法，而公制则是国际通用的表示方法。
在表中，通常会同时给出两种表示方法，以便不同地区和国家的使用者参考。
3. 螺纹参数石油钻杆螺纹尺寸表中的螺纹参数包括螺纹外径、螺纹内径、螺纹高度和螺距。
螺纹外径是螺纹顶部的最大直径，用于确定连接工具的尺寸。
螺纹内径是螺纹底部的最小直径，用于确定连接工具内部的空间。
螺纹高度是螺纹的总长度，包括螺纹顶部和螺纹底部的长度。
螺距是单位长度内螺纹的螺旋圈数，用于确定螺纹的紧密程度。
4. 螺纹牙型石油钻杆螺纹尺寸表中常见的螺纹牙型有V型螺纹和方型螺纹。
V 型螺纹是一种常用的螺纹牙型，它具有良好的密封性能和承载能力。
方型螺纹则是一种特殊的螺纹牙型，它适用于一些特殊的工作环境和需求。
5. 螺纹结构石油钻杆螺纹尺寸表中的螺纹结构通常包括螺纹顶部、螺纹底部、螺纹间隙和螺纹半径等参数。
螺纹顶部是连接工具的顶部，用于确定连接工具的外形。
螺纹底部是连接工具的底部，用于确定连接工具的内形。
螺纹间隙是螺纹顶部和螺纹底部之间的距离，用于确定螺纹的紧密程度。
螺纹半径是螺纹顶部和螺纹底部的曲率半径，用于确定螺纹的圆弧形状。
空气钻井中钻柱扭转振动的计算
摘要： 空气钻井是指钻进过程中循环介质为空气的钻井。空气钻井有利于提高钻井速度，缩短建井周期，降低钻井总成本；能很好的保护产
层，但其处理地层出水的能力差；井壁不稳定；井底欠压值太大，处于无控制的欠平衡状态，导致储层速敏、出砂，甚至坍塌；钻具失效问题严重。
本文在理论分析的基础上，对各种振动进行了较好的数值分析。研究表明，整体钻柱的扭转振动特性受钻柱规格以及长度影响。长度增加，钻柱
|x=1
I0 为钻铤的截面极惯性矩。 将以上边界条件带入（6）式，求得 B=O
p= GJP
aI0
tan
pl a
（7）
1.5 有钻井液条件下钻柱扭转振动的求解 假设钻柱部分有
连续的内径 d 和外径 D，钻柱的密度为 ρ，弹性模量为 E。钻柱受自
重和钻压影响。设 ρf 为钻井液的密度；A 为钻柱的截面积；井眼尺 寸为 H。因钻柱和井眼环空之间的液体因流动而增加的单元钻柱
3.3 利用加权平均法对专线运输绩效进行综合考核 S 综=
CI=2.2204e-016 CR=4.2701e-016。
0.3899 ×0.6150 +0.3899 ×0.6433 +0.1524 ×0.5696 +0.0679 ×0.4850 =0.
0 0 0.5000
对于 A4 W4= 0.5000 此矩阵的一致性可以接受。
CR=0.0370。
0 0 0.8333
对于 A2 W2= 0.1667 此矩阵的一致性可以接受。
同理得：B2=（0.2333 0.3750 0.2750 0.1083 0.0083），B3=（0.1786 0.3000 0.3000 0.1572 0.0174），B4 =（0.1250 0.1750 0.3500 0.2000 0.1500），因此，安得物流华南公司专线运输 A001 的最终得分结果
钻井工具手册
卡瓦 外径 (mm) 121 124
被捞落鱼 (mm)
118.6 121.4
5 1/2"
41 /2IF
7"
备注：打捞矛的卡 瓦内外扣均为左旋 。引锥为正细扣。
（三）开式下击器
型外径号尺寸(英 寸抗密拉封) 负压荷力(吨) (行M程pa()mm) 水眼直径(mm)
接头螺纹
闭合长度(mm)
（四）超级震击器 规格
（100%）1.513 （100%）1.83 （40%）1.20
1.26 13.6 0.00119 0.000603 0.00129 2.96 2.53
重量(kg/m)
22.49 26.78 26.78 29.76 29.76 38.73 38.73 59.52 64.73 69.94 64.73 69.94
五、处理卡钻事故 工具
（一）可退式卡瓦 打捞筒卡瓦选用表
打捞筒 卡瓦内径(mm)
规 格 螺瓦
5 5/8"
111
(143mm)
114
117
7 5/8"" (194mm)
81/8"" (206mm)
148 151 154.5 154.2 161 164 170
注：蓝瓦、螺瓦内 外螺纹为左旋。捞 筒筒体内螺纹为左 旋。 （二）可退式打捞 矛卡瓦选用表
温度
n℉=[(n-32)×5/9]℃
功率
1马力(hp)=735.499瓦(w) 1（KW）=1.36马力 1英马力=1.014马力
体积
1美桶=159升 1美加仑=3.785升 1尺3=28.32升
二、物质密度
水泥
3.15
灰岩
2.6-2.8